La carta può sembrare un prodotto banale e semplice, ma la sua fabbricazione è in realtà più complicata di quanto la maggior parte dei consumatori probabilmente realizzi. Attraverso una serie di reazioni chimiche e processi fisici, i produttori di carta trasformano i trucioli di legno marrone in un foglio bianco lucido che puoi tenere in mano. Due delle principali reazioni chimiche coinvolte sono lo sbiancamento e il processo di Kraft.
Processo di Kraft
Il legno è una miscela complessa composta principalmente da un polimero chiamato cellulosa. Le fibre di cellulosa in legno sono legate insieme da un altro polimero chiamato lignina. I produttori di carta devono rimuovere la lignina dalla polpa di legno. L'approccio più comune è il processo Kraft, in cui i trucioli di legno vengono combinati con una miscela di sodio idrossido e sodio solfuro in acqua ad alta temperatura e pressione. In queste condizioni di base, gli ioni solfuro caricati negativamente reagiscono con le catene di polimeri di lignina per scomporli in subunità più piccole, in modo che le fibre di cellulosa vengano liberate per un ulteriore uso.
Reazioni alternative
Sebbene La lavorazione della polpa di Kraft è di gran lunga il processo più popolare, alcuni produttori usano altri approcci per rimuovere la lignina. Una tale alternativa è la spappolatura di solfito acido, in cui una miscela di acido solforoso e bisolfito di sodio, magnesio, calcio o ammonio in acqua scioglie la lignina per liberare le fibre di cellulosa. Come nel caso della spappolatura Kraft, sono necessarie alte temperature e pressioni. Ancora un'altra alternativa è la polpa semiconica a solfito neutro, in cui i trucioli vengono mescolati con una miscela di solfito di sodio e carbonato di sodio in acqua e cotto. A differenza degli altri, questo processo rimuove solo una parte della lignina, quindi dopo la spappolatura i trucioli devono essere triturati meccanicamente per rimuovere parte del polimero rimanente.
Chimica sbiancante
Indipendentemente dal processo a il produttore sceglie di spappolare, parte della lignina è ancora lasciata intatta e questa lignina in genere dà alla polpa un colore marrone. I produttori rimuovono questa lignina residua e trasformano la polpa bianca in un altro processo chimico chiamato sbiancamento. In questo processo, un agente ossidante - una sostanza chimica che ossida la lignina aggiungendo atomi di ossigeno o rimuovendo elettroni - è combinato con la polpa di legno per distruggere la lignina rimanente. Lo sbiancamento tende ad essere più selettivo della spappolatura; a differenza della polpa, che distrugge anche una piccola frazione della cellulosa, lo sbiancamento elimina principalmente la lignina.
Prodotti chimici sbiancanti
I prodotti chimici sbiancanti comuni includono cloro, biossido di cloro, ossigeno, perossido di idrogeno, ozono e ipoclorito di sodio , l'ingrediente attivo nella candeggina per uso domestico. Anche se il meccanismo di ciascuna reazione è diverso, tutti questi sono agenti ossidanti che ossidano la lignina nella polpa. Cloro, biossido di cloro e perossido di idrogeno sono i più selettivi di questi agenti, il che significa che hanno meno tendenza a reagire con la cellulosa e altre parti desiderabili della miscela. Oltre alla loro capacità di rimuovere lignina, cloro, biossido di cloro e ipoclorito di sodio sono anche superiori nella loro capacità di rimuovere le particelle di sporco, che è un altro fattore importante da considerare per i produttori.
Altre reazioni
Una volta che è stato spappolato e sbiancato, la polpa viene alimentata in una serie di macchine che la altereranno attraverso processi fisici piuttosto che chimici per trasformarla in un foglio. A seconda dei tipi di proprietà che desiderano che il loro prodotto abbia, i produttori impiegano una serie diversificata di altre reazioni chimiche denominate dimensionamento, ritenzione e processi di resistenza all'acqua che conferiscono resistenza all'umidità, legano le fibre più piccole o alterano il prodotto in modo che sia meno probabile cadere a pezzi se bagnati. Tipicamente questi processi coinvolgono uno di una varietà di polimeri che si legheranno alle fibre di cellulosa nel prodotto finito. I processi di resistenza a umido, ad esempio, combinano tipicamente le fibre di cellulosa con le resine di poliammido-ammina-epicloroidrina che reagiscono con le fibre per reticolare in modo che abbiano meno probabilità di cadere a pezzi nell'acqua.
